第四章 第三节 邻近地区烃源岩特征及油源研究.docx

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第四章第三节邻近地区烃源岩特征及油源研究

第三节与邻地烃源岩地球化学特征比较

图4-3-1苏北盆地构造单元划分

苏北盆地发育于郯庐大断裂东侧，受控于北东和北北东向张性断裂活动，是以第三系为主体的中新生代断陷－坳陷型沉积盆地。

盆地被建湖隆起分割为南部东台坳陷和北部的盐阜坳陷。

东台坳陷进一步分为金湖、高邮、溱潼、海安和白驹凹陷；盐阜坳陷则由洪泽、涟南、涟北和盐城凹陷组成（图4-3-1）。

由于受北北东向张性断裂的控制，每个凹陷基本是北北东向展布。

苏北盆地经历了多次构造运动，其中规模较大并起着盆地奠基作用的有仪征运动、吴堡运动和三垛运动。

由于这三次构造运动在盆地的东西部表现出十分明显的不均衡，造成了同一烃源层在不同凹陷的沉积环境、厚度和演化程度等方面均存在很大的差别。

吴堡运动表现为东强西弱：

西部的洪泽、金湖和高邮凹陷的戴南组与阜四段为连续沉积，厚度较大，对其下伏烃源岩的保存和热演化创造了十分有利的条件；而东部的海安凹陷、盐城凹陷和溱潼凹陷东部，由于构造抬升阜四段遭到强烈剥蚀，对烃源岩保存不利，并且烃源岩厚度减薄，导致了下伏烃源岩古地温偏低，有机质成熟作用缓慢。

三垛运动表现为西强东弱：

造成西部三垛组的剥蚀和盐一段的缺失，使得西部地温增加减缓，导致西部地区的洪泽和金湖凹陷烃源岩处于缓慢热演化状态；东部上第三系沉积相对较厚，但终因有机质热演化的有效时间较短，使生油岩仍处于为未－低熟阶段，门限深度较大的特点。

下面重点分析由于构造演化差异造成的溱潼凹陷与苏北盆地其它凹陷在烃源岩的沉积环境、分布规律及地球化学特征等方面的异同，并总结了溱潼凹陷与金湖、海安及洪泽凹陷的油源特征。

一、岩形成环境及分布特征

（一）戴南组烃源岩

由于吴堡运动表现为东强西弱，同时有强烈的断块抬升，具有明显凹陷分割性。

因此戴一段早期在盆地中西部洪泽凹陷、金湖凹陷、高邮凹陷及溱潼凹陷西部深凹部位沉积了一套粗碎屑夹棕色泥岩；后期受湖侵影响，沉积范围扩大，沉积了一套灰黑色泥岩与砂岩互层的地层。

（二）阜四段烃源岩

纵向上分为上下两部分，下部为灰黑色泥岩与钙质泥岩组成的韵律层，东部的盐城等凹陷则相变为砂泥岩互层，为一浅水湖相沉积；上部为灰黑色泥岩夹少量薄层泥灰岩、白云岩等，上部地层在盆地东部的盐城、海安和溱潼凹陷西部等地区其顶部遭受强烈剥蚀。

阜四段沉积晚期，有明显的海侵影响，湖盆大大扩展，在盆地边缘见有前三角洲相及虫管灰岩分布。

西部的洪泽凹陷顺河次凹处于封闭的泻湖沉积环境，沉积一套膏岩为主的地层。

而其南部的管镇次凹在此时期沉积一套暗色富含有机质泥岩、泥灰岩夹砂岩沉积，为洪泽凹陷重要的生油岩。

（三）阜三段烃源岩

为一套砂、粉砂和灰黑色泥岩互层组成，具有明显的水退沉积特点。

湖相主要分布于秦栏、三河、海安等部分地区，这些地区属于介形虫浅水环境，此外还有淡水型的轮藻、盘星藻和腹足类分布。

洪泽凹陷顺河次凹乃处于封闭泻湖为主的膏岩沉积环境，同时亦有相对淡化时期沉积的富含有机质的灰黑色泥岩、泥灰岩，为该区的主要生油岩。

溱潼凹陷阜三段烃源岩生烃条件较差。

（四）阜二段烃源岩

以暗色泥岩为主，纵向上具有三分性。

下部岩性为灰黑色泥岩夹生物灰岩和鲕粒灰岩，盆地西部金湖凹陷碳酸盐岩、生物灰岩、虫管灰岩、鲕粒灰岩及碎屑砂岩发育，而东部为灰黑色泥岩夹薄层灰岩或泥灰岩。

中部岩性为灰黑色泥岩夹泥灰岩，在金湖凹陷仍有虫管灰岩及藻化石的生物灰岩。

上部岩性为泥岩、泥灰岩及薄层灰岩组成，金湖及高邮北坡为浅滩相，而广大的东部地区为半－深湖相。

（五）阜一段烃源岩

为一套砂泥岩互层，具有下粗上细的正韵律特点，泥岩以棕色为主。

由于地形东倾，在岩性上表现为东细西粗，东黑西红，东泥西砂的特点。

阜一段沉积时，主要发育一套陆相淡水河流相地层。

仅在晚期盆地东部的盐城、海安等凹陷形成湖，沉积了一套近乎阜二段的暗色泥岩，表明在阜一段晚期在盆地东部受到海侵影响。

洪泽凹陷沉积了一套以红色泥岩为主的夹膏盐层沉积，属于干旱闭塞的蒸发环境。

溱潼凹陷为过渡状态，以棕色砂、泥岩为主，偶夹灰绿色薄层泥岩，在凹陷北部（现今斜坡带）分布有在高盐环境下形成的烃源岩。

（六）泰州组烃源岩

泰州组是在奠基盆地的仪征运动后形成的沉积建造，与下伏地层呈角度不整合接触关系。

泰州组广泛分布于盆地各沉积凹陷。

其中盐城坳陷、白驹凹陷和博镇低凸起为该组沉积厚度最大的地区。

以河流、湖相沉积为主。

东部曾受海侵的影响。

烃源岩主要分布在泰二段，泰二段在盆地西部（洪泽、金湖）陆上沉积，为红色砂岩沉积，海安地区泰二段黑色泥岩较发育。

广大的东部地区为海侵的湖相沉积，其岩性为一套灰黑色泥岩夹薄层砂岩、泥灰岩。

在溱潼凹陷，泰二段顶部为棕红色泥岩、粉砂质泥岩，中部以灰黑色泥岩为主，下部灰白色砂岩、砂砾岩为主夹薄层棕褐色泥岩、粉砂质泥岩。

二、烃源岩地球化学特征

（一）有机质丰度

统计了苏北盆地不同凹陷包括总有机碳（TOC）、产油潜量（S1+S2）、氯仿沥青“A”及总烃（HC）等多项有机质丰度参数，结果见表4-3-1。

从中可以看出苏北盆地不同凹陷下第三系烃源岩中大部分有机碳超过1.0%，产油潜量大于6mg/g，氯仿沥青“A”含量大于0.1%，总烃含量超过500ppm，达到了较好—好的烃源岩的标准，因此苏北盆地下第三系烃源岩生烃物质基础比较雄厚。

总体上看，除了西部的盐城、海安及溱潼凹陷西部阜四段顶部遭到剥蚀外，阜四段是苏北盆地广泛发育的高丰度烃源岩，TOC平均值超过1.7%，S1+S2平均值超过8.8mg/g。

盆地西部的海安凹陷阜二段烃源岩有机质丰度明显高于相对偏西部的溱潼凹陷和金湖凹陷；洪泽凹陷阜三段烃源岩有机质丰度非常高，TOC达到7.68%，S1+S2达到65.8mg/g，氯仿沥青“A”超过1%，HC超过600ppm，而溱潼凹陷阜三段烃源岩有机质丰度相对低些；受仪征运动的影响，泰州组上部在盆地西部洪泽和金湖凹陷为陆上沉积，在广大东部地区为海侵影响的湖相沉积，相对偏东部的溱潼凹陷和海安凹陷烃源岩有机质丰度都较高，综合评价为较好-好的烃源岩。

（二）有机质类型

有机质类型也可以反映烃源岩质量，并且影响着生成原油的性质，可以通过干酪根镜检、热解分析和元素及同位素组成来研究干酪根类型。

1．全岩显微组分组成

烃源岩有机显微组分组成中，腐泥组（S）、壳质组（E）、镜质组（V）和惰质组（I）的相对组成是有机质类型的客观反映。

如图4-3-2、4-3-3，溱潼凹陷与苏北盆地其它各凹陷下第三系烃源岩全岩显微组分组成比较相似，惰质组（I）含量都很低，大部分小于15%，而“腐泥组＋壳质组”（S+E）含量较高，变化范围从15%到95%，“腐泥组＋壳质组”和镜质组含量普遍大于90%，可见，惰质组含量不是影响苏北盆地烃源岩有机质类型的主要因素，而起主导作用的是“腐泥组＋壳质组”和镜质组的相对含量变化。

总体上看，大多数烃源岩“腐泥组＋壳质组”含量大于镜质组，有一半左右的烃源岩“腐泥组＋壳质组”含量大于70%，表现出

1和

型有机质的特征（图4-3-2,图4-3-3）。

表4-3-1烃源岩有机质丰度分布表

凹陷

层位

TOC（%）

S1+S2（mg/g）

“A”（%）

HC（ppm）

评价级别

溱潼

E1f4

0.25-3.52

―――――

1.70（50）

0.05-25.62

―――――

8.84（50）

0.0068-0.3265

―――――――

0.1255（22）

27.3-1262.6

―――――

525.1（22）

好

E1f3

0.55-1.80

―――――

0.99（30）

0.11-0.95

―――――

0.44（30）

0.0064-0.0494

―――――

0.01749（22）

32.0-163.6

―――――

87.3（22）

较差

E1f2

0.01-3.31

―――――

1.55（53）

0.03-21.46

―――――

6.39（53）

0.0030-0.3441

―――――――

0.12933（25）

17.7-1806.0

―――――

644.3（25）

好

E1f1

0.11-1.56

―――――

1.04（4）

0.03-7.83

―――――

4.16（4）

0.0025-0.2507

―――――

0.1551（4）

12.9-1334.3

―――――

920.2（4）

好

E1t

0.53-1.66

―――――

1.22（14）

0.94-9.98

―――――

4.40（14）

0.0440-0.1358

―――――

0.0848（9）

273.9-1010.1

―――――

553.8（9）

较好

金湖

E1f4

3.65

（1）

22.34

（1）

0.3170

（1）

961

好

E1f2

0.42-3.63

―――――

1.7（13）

0.21-30.38

―――――

8.02（13）

0.0177-0.5050

―――――

0.1618（13）

129.0-2525.0

―――――

873.2（13）

好

洪泽

E1f4

2.32-4.03

―――――

3.06（4）

11.5-31.21

―――――

21.58（4）

0.176-0.59

―――――

0.3010（4）

626.0-3570.0

―――――

1753.5（4）

好

E1f3

7.68

（1）

65.85

0.6240

3450.0

好

海安

E1f2

4.25

（1）

31.90

1.1500

（1）

6645.0

（1）

好

E1t

3.03

（1）

23.22

（1）

0.5470

（1）

2604.0

（1）

好

图4-3-2溱潼凹陷干酪根有机显微组分组成图4-3-3邻区干酪根有机显微组分组成

●-E1f2◇-E1f3◆-E1f4△-E1t○-金湖E1f2;■-金湖E1f4;□-洪泽E1f4;◆-洪泽E1f3

●-海安E1f2▲-海安E1t

2．热解参数

根据热解参数中的Tmax（最高峰温）、IH（氢指数）和D（降解率）的分布特征可以把烃源岩有机质类型分为Ⅰ型、Ⅱ1型、Ⅱ2型和Ⅲ型四类。

从表4-3-2，图4-3-4中可以看出，溱潼凹陷与苏北盆地其它凹陷下第三系烃源岩的有机质类型基本一致，金湖凹陷阜二段下部烃源岩以Ⅱ1型干酪根为主，阜二段中部为Ⅰ－Ⅱ1型干酪根，阜二段上部为Ⅲ型干酪根；海安凹陷阜二段以Ⅰ型干酪根为主，与溱潼凹陷没有明显的差别。

洪泽凹陷和金湖凹陷阜四段烃源岩以Ⅰ型干酪根为主，与溱潼凹陷也没有明显的差别。

表4-3-2苏北盆地金湖、洪泽、海安凹陷烃源岩热解参数与有机质类型

（江苏石油勘探局地质科学研究院，1994）

凹陷

层位

类型指数S2/S3

降解率D,％

氢指数，IH

有机质类型

金湖

E1f4

13.32

5.80

580

Ⅰ

E1f2上

2.77

9.47

106

Ⅲ

E1f2中

东部

17.78

41.12

465

Ⅰ～Ⅱ1

西部

7.21

39.10

415

Ⅱ1～Ⅱ2

E1f2下

11.25

42.38

463

Ⅱ1

洪泽

E1f4

21.72

56.96

824

Ⅰ

E1f3

17.13

71.17

821

Ⅰ

海安

E1f2下

29.19

62.30

680

Ⅰ

E1t2

18.73

63.61

729

Ⅰ

3．干酪根元素及同位素组成

图4-3-4金湖、海安和洪泽凹陷干酪根δ13C及H/C原子比分布特征

溱潼凹陷和苏北盆地其它凹陷下第三系烃源岩干酪根一样（图4-3-4和图2-3-3），H/C原子比都比较高，大部分大于1.0，说明有机质类型好，生烃潜力大，也反映了苏北盆地各凹陷都有优质烃源岩存在，有较好的油气勘探前景。

溱潼凹陷下第三系烃源岩干酪根碳同位素组成也基本与苏北盆地其它凹陷的下第三系干酪根一致，除了阜三段干酪根δ13C较偏正（-24‰～-26‰）外，其它样品的δ13C都小于-26‰。

据徐永昌等（1993）研究，认为Ⅰ型干酪根δ13C为-27.5‰～-31‰（典型的藻腐泥型干酪根δ13C为-29‰～-31‰），Ⅱ型干酪根δ13C为-25‰～-27.5‰，其中Ⅱ1型为-27.5‰～-26.3‰，Ⅱ2型为-26.3‰～-25‰，Ⅲ型干酪根δ13C大于-25‰。

那么，根据已有统计的数据，除溱潼凹陷阜三段干酪根为Ⅱ2型和Ⅲ型外，苏北盆地各凹陷下第三系干酪根大部分为Ⅰ型和Ⅱ1型。

（三）有机质热演化特征

溱潼凹陷、金湖及洪泽烃源岩镜质组反射率（Ro）与地层埋深的关系见图2-4-1、2。

溱潼凹陷烃源岩在1900m左右Ro达到0.5%，进入生烃门限，埋藏3400m左右Ro达到1.0%，而金湖和洪泽凹陷烃源岩在1500m以内Ro就超过0.5%，进入生烃门限，在埋深浅于2800米，Ro值在0.5%～0.65%之间分布，在埋藏3500m左右Ro达到1.0%。

a

b

图4-3-5溱潼凹陷（a）和苏北盆地其它凹陷（b）烃源岩氯仿沥青“A”／TOC随深度变化

苏北盆地各凹陷下第三系烃源岩氯仿沥青“A”/TOC随深度变化趋势见图4-3-5，溱潼凹陷在1900m～2100m左右氯仿沥青“A”/TOC有明显增大的趋势，2800m左右达到最大值，随后逐渐降低；金湖凹陷在1200m～1500m之间氯仿沥青“A”/TOC增大幅度最大，2200m～2500m左右达到最大值，随后逐渐降低；洪泽凹陷虽然只有两个样品，根据分布趋势，可以推测氯仿沥青“A”/TOC在2700m左右达到最大值，随后逐渐降低，与溱潼凹陷相似。

溱潼凹陷下第三系烃源岩正构烷烃OEP在埋深2800m时趋近于1，金湖和洪泽凹陷下第三系烃源岩在埋深2200m～2500m时趋近于1（图4-3-6）。

金湖和洪泽凹陷下第三系烃源岩C31升藿烷22S/（22S+22R）和αααC29甾烷20S/（20S+20R）在3200m以内随深度增大有规律的增加（图4-3-7），说明C31升藿烷22S/（22S+22R）和αααC29甾烷20S/（20S+20R）在3200m以内，即C31升藿烷22S/（22S+22R）在0.6以内，αααC29甾烷20S/（20S+20R）在0.4以内，未达到平衡终点。

a

b

图4-3-6溱潼凹陷（b）和苏北盆地其它凹陷（a）烃源岩正构烷烃OEP值随深度变化

综上所述，可以推断溱潼凹陷和洪泽凹陷下第三系烃源岩生烃门限深度相似，而金湖凹陷下第三系烃源岩生烃门限深度相对较浅。

图4-3-7不同凹陷烃源岩中αααC29甾烷20S／（20S＋20R）、C31升藿烷22S／22S+22R）随深度变化特征

（四）烃源岩生物标志物参数特征

1．Pr/Ph

溱潼凹陷MAI、MAII和MBI类烃源岩与金湖、洪泽和海安凹陷下第三系烃源岩相似，Pr／Ph较低，基本都小于0.6，Ph／nC18较高，绝大部分都大于0.4，而溱潼凹陷MBII、

a

b

图4-3-8苏北盆地各凹陷烃源岩Pr/Ph-Pr/nC17-Ph/nC18（a）和C27-C28-C29规则甾烷（b）三角图

●-金湖Ef2○-金湖Ef4□-洪泽Ef4■-洪泽Ef3▲-海安Ef2△-海安Et

MCI、MCII类烃源岩Pr/Ph相对较高，分布在0.4到0.9之间，Ph／nC18相对较低，大部分都分布在0.1到0.4之间（图4-5-8,图3-1-76,图3-1-77）。

2.规则甾烷分布特征

溱潼凹陷的MAI、MAII、MBI类烃源岩ααα20RC27、C28甾烷含量相对较高，与洪泽凹陷和海安凹陷下第三系烃源岩类似，溱潼凹陷的MBII、MCI、MCII类烃源岩ααα20RC29占较大的优势，这与金湖凹陷下第三系阜二段烃源岩相似（图4-3-8,图3-1-76,图3-1-77）。

3．甾萜化合物地球化学参数

溱潼凹陷下第三系烃源岩成熟度参数与苏北盆地其它各凹陷基本一致，αααC29甾烷20S/（20S+20R）分布在0.06～0.5之间，C31升藿烷22S/（22S+22R）分布在0.3～0.6之间；金湖、洪泽和海安凹陷烃源岩伽玛蜡烷指数明显高于溱潼凹陷的，大多数烃源岩伽玛蜡烷指数大于1；金湖凹陷阜二段烃源岩ααα20RC29甾烷含量较高，与溱潼凹陷MBII、MCI、MCII类烃源岩相似（表4-3-3）。

三、油源特征

（一）金湖凹陷

尽管金湖凹陷原油成因类型上属于低熟-临界成熟油的范畴，但是不同构造位置的原油成熟度参数和生物标志物组成还存在一些差别，西斜坡阜二段的原油成熟度明显高于凹陷东部闵北的同层原油，以αααC29甾烷20S/（20S+20R）为0.35和C29甾烷ββ/（αα＋ββ）为0.25为界线可以明确的区分以上原油。

在生物标志物组成上，西斜坡阜二段的原油胡萝卜烷和藿烷系列含量较高，伽玛蜡烷指数大于0.4，Ts/（Tm＋Ts）大于0.3，甾烷/藿烷小于1，说明受细菌影响较大，推测形成环境盐度相对较高，东部闵北原油恰与此相反，以胡萝卜烷系列和藿烷系列含量低为特点，伽玛蜡烷指数小于0.4，Ts/（Tm＋Ts）小于0.3，甾烷/藿烷大于1.5，表明藻类对原油的贡献明显，推测形成环境盐度较低。

通过原油和烃源岩分子指纹对比，认为凹陷东部闵北地区吕1井、李1井、闵15-1井、闵15井和闵14井阜二段原油来源于金湖凹陷东部地区阜二段中上部烃源岩。

西斜坡阜二段原油成熟度参数普遍高于临近地区的泥岩，因此西斜坡原油不可能以临近烃源岩为主要油源，通过与河参1井阜二段泥岩的分子指纹对比，认为三河次凹的阜二段烃源岩是西斜坡原油的主要油源，另外西斜坡原油中一些热不稳定生物标志物的存在，表明西斜坡的阜二段烃源岩也可能对原油有贡献。

表4-3-3苏北盆地不同凹陷烃源岩生物标志物参数分布特征

凹陷

层位

类型

地球化学参数

αααC29甾烷20S/

（20S+20R）

C31升藿烷22S/（22S+22R）

Ts/（Ts+Tm）

伽玛蜡烷/C30藿烷

ααα20R甾

烷C28/C29

ααα20R甾

烷C27/C29

溱潼

MA-Ⅰ

平均值

0.19

0.51

0.24

0.57

0.67

0.77

最大值

0.43

0.61

0.38

1.29

1.16

1.06

最小值

0.06

0.34

0.05

0.12

0.39

0.59

MA-Ⅱ

平均值

0.17

0.49

0.30

0.33

0.71

0.81

最大值

0.27

0.57

0.42

0.64

1.02

1.07

最小值

0.06

0.32

0.12

0.07

0.45

0.59

MB-Ⅰ

平均值

0.28

0.53

0.32

0.23

0.57

0.92

最大值

0.43

0.61

0.77

0.36

0.97

2.94

最小值

0.09

0.42

0.15

0.06

0.26

0.56

MB-Ⅱ

平均值

0.25

0.52

0.23

0.19

0.47

0.72

最大值

0.40

0.60

0.43

0.23

0.79

1.08

最小值

0.11

0.45

0.08

0.16

0.26

0.51

MC-Ⅰ

平均值

0.26

0.54

0.19

0.34

0.60

0.64

最大值

0.56

0.63

0.53

1.07

0.90

1.04

最小值

0.10

0.25

0.00

0.06

0.31

0.22

MC-Ⅱ

平均值

0.24

0.57

0.20

0.10

0.40

0.49

最大值

0.41

0.67

0.47

0.28

0.70

0.77

最小值

0.08

0.45

0.03

0.04

0.15

0.16

金湖

E1f2

平均值

0.17

0.41

0.3

1.34

0.51

0.45

最大值

0.47

0.59

0.49

3.98

0.86

0.83

最小值

0.06

0.29

0.18

0.17

0.33

0.26

E1f4

0.06

0.43

0.56

0.53

0.58

洪泽

E1f4

平均值

0.15

0.55

0.28

0.75

0.61

0.89

最大值

0.29

0.58

0.30

1.13

0.75

1.04

最小值

0.06

0.53

0.25

0.43

0.43

0.65

E1f3

0.11

0.58

1.87

0.68

1.13

海安

E1f2

0.2

0.57

0.3

1.52

1.17

1.18

E1t

0.11

0.5

0.3

1.05

0.76

0.85

（二）海安凹陷

海安凹陷原油也主要来源于阜二段和泰州组的烃源岩，如海安凹陷安2井原油富含5β（H）-乙基粪甾烷且各项成熟度参数均显著偏低，为我国低熟油之最，而安丰1井原油的成熟度指标均高于安2井原油，但仍属于低成熟油的范畴，且这两个原油具有不同的生物标志物组成。

通过与烃源岩的分子指纹对比，认为安2井的原油可能与阜二段下部的烃源岩有成因联系，安丰1井原油则与泰州组的烃源岩有较好的亲缘关系。

（三）洪泽凹陷

洪泽凹陷阜四段和阜三段烃源岩有机质丰度和类型都很好，生烃潜力都较高。

据王铁冠等（1995），洪泽凹陷管1井阜四段和戴一段原油主要来源于凹陷南部的阜四段烃源岩。